Penerapan Teknologi Sistem Transportasi Cerdas Untuk Peningkatan Efisiensi dan Keselamatan Berkendara di Jalan Raya Ibrahim Abduh 1), Muh. Ahyar 2), Lidemar Halide 3) Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Ujung Pandang, Makassar 1 ibrahimabduh@poliupg.ac.id 2 ahyar@poliupg.ac.id 3 lidemarhalide@gmail.com Abstract Perkembangan teknologi saat ini telah mengubah banyak proses dalam segala kegiatan, seperti halnya pada transformasi sistem transportasi. Masa depan permasalahan transportasi jalan tidak selalu dijawab dengan pembangunan fisik atau penambahan kapasitas saja, tetapi membutuhkan dukungan teknologi informasi. Teknologi informasi memungkinkan elemen dalam sistem transportasi jalan seperti, jalan, lampu lalu lintas, tanda-tanda pesan untuk menjadi cerdas dengan dukungan teknologi komputer (microchip dan sensor) untuk saling berkomunikasi satu dengan lainnya melalui teknologi nirkabel. Penerapan teknologi informasi dengan sitem transportasi cerdas atau yang lebih dikenal dengan Intelligent Transportation System (ITS) dapat membawa perbaikan yang signifikan pada kinerja sistem transportasi jalan, seperti mengurangi kemacetan, meningkatkan keselamatan dan kenyamanan. Penelitian ini berupa pengembangan sistem transportasi cerdas yang terdiri atas sistem informasi dan peringatan di jalan. Sistem informasi dan peringatan di jalan terdiri atas pemancar dan penerima berteknologi wireless IEEE 802.11n yang diintegrasikan dengan perangkat mikrokontroller. Sistem ini akan dipasang pada perangkat yang ditempatkan dilokasi-lokasi tertentu di jalan yang bertindak sebagai pengirim pesan/informasi penting seperti informasi tingkat kemacetan di jalan dan peringatan akan kondisi jalan yang rawan terjadi kecelakaan serta tindakan antisipasinya ke setiap kendaraan yang melewatinya. Hasil dari penelitian ini adalah penerapan sistem transportasi cerdas, berupa produk sistem informasi dan peringatan kendaraan akan bahaya di jalan. Keywords Intellegent Transportation Systems, Vehicular Ad Hoc Network, Sistem Informasi Trafik, Sistem Peringatan I. PENDAHULUAN Kemacetan lalu lintas merupakan permasalahan yang umum terjadi dikota-kota besar yang dapat menimbulkan kerugian besar bagi pengguna jalan terutama dalam hal materi, seperti meningkatnya biaya operasional kendaraan, pemborosan waktu dan tenaga. Selain itu, persoalan kemacetan menyebabkan semakin rendahnya tingkat kenyamanan berlalu lintas serta meningkatnya polusi udara [1]. Selain kemacetan berlalu lintas, hal penting yang harus diperhatikan dalam berlalu lintas di jalan adalah keselamatan. Masalah keselamatan di jalan membutuhkan perhatian serius guna mengurangi kuantitas kecelakaan yang terjadi mengingat besarnya kerugian yang diakibatkannya. Kecelakaan lalu lintas dapat terjadi dimana saja dan kapan saja serta berlangsung sangat cepat tanpa diduga terlebih dahulu. Meskipun demikian, kecelakaan lalu lintas sering terjadi pada suatu ruang dan waktu tertentu dan cenderung merupakan keberulangan dengan tipe kecelakaan yang hampir sama sehingga memunculkan adanya dominasi dari suatu tipe kecelakaan tertentu, maka hal ini mengindikasikan adanya suatu faktor penyebab tertentu yang cenderung mempengaruhi kecelakaan tersebut. Pada dasarnya kecelakaan melibatkan banyak faktor, akan tetapi terdapat tiga faktor utama yang menjadi penyebab kecelakaan secara umum [2], yaitu: 1. Faktor manusia (pengemudi dan pejalan kaki); 2. Faktor jalan dan lingkungannya; 3. Faktor kendaraan. Dari ketiga faktor tersebut, faktor manusia merupakan faktor utama yang mendominasi terjadinya kecelakaan lalu lintas, tetapi faktor jalan dan lingkungannya beserta faktor kendaraan tetap tidak dapat dipandang sebelah mata sebagai faktor yang berkontribusi terhadap kecelakaan. Oleh karena itu, dalam peningkatan keselamatan jalan secara umum diperlukan usaha baik untuk mengurangi maupun mencegah terjadinya kecelakaan lalu lintas yang dapat menimbulkan korban jiwa maupun kerugian materi, melalui usaha mendidik pengguna jalan yang memiliki wawasan keselamatan, menciptakan jalan dan lingkungan yang berkeselamatan, serta kendaraan yang memiliki tingkat keselamatan yang tinggi.
Strategi peningkatan keselamatan dijalan dapat dilakukan melalui pendekatan pro-aktif yaitu mencegah terjadinya kecelakaan dan juga pendekatan reaktif mengurangi jumlah kecelakaan. Kedua hal tersebut dapat dilakukan secara simultan dengan menggunakan metode-metode yang ada, yang terpenting adalah adanya teknik-teknik penanganan kecelakaan yang efektif mampu mencegah ataupun mengurangi kecelakaan serta efisien di dalam pembiayaan. Untuk mengurangi jumlah kecelakaan di jalan dan meningkatkan keselamatan di jalan raya, kendaraan harus mampu memantau apa yang terjadi di sekitar mereka, meramalkan apa yang akan terjadi selanjutnya, serta melakukan reaksi pencegahan yang sesuai. Hal ini mensyaratkan bahwa setiap kendaraan memiliki sistem komunikasi baik antara kendaraan untuk berkomunikasi satu sama lain maupun perangkat pendukung di jalan. Teknologi ini menawarkan harapan meningkatnya tingkat keselamatan dan efisiensi dalam berkendara. Salah satu solusi untuk mengatasi permasalahan kemacetan dan kecelakaan lalu lintas, seperti yang dilakukan negara maju adalah, dengan penerapan teknologi sistem transportasi cerdas atau Intelligent Transportation Systems (ITS). Sistem ITS merupakan proses pengintegrasian dari teknologi seperti: telekomunikasi, elektronik, dan informasi dengan unsur lalu lintas, yaitu pengguna jalan/orang, infrastruktur jalan, dan kendaraan yang saling berkomunikasi. Implementasi ITS diharapkan dapat memberikan hasil yang cukup signifikan terhadap peningkatan kinerja sistem jaringan transportasi jalan, seperti peningkatan: mobilitas, aksesibilitas, dan mengurangi jumlah kecelakaan. Penerapan ITS di negara-negara berkembang seperti Indonesia masih sebatas kajian [3,4] dan terkendala infrastruktur serta terbentur persoalan penyediaan teknologi. Berdasarkan hal tersebut, maka pada penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan sistem transportasi cerdas berupa sistem informasi dan peringatan yang dapat membantu para pengendara dalam memberikan informasi mengenai lokasi rawan kecelakaan atau kondisi trafik lebih awal kepada pengendara, sehingga pengendara bisa mengantisipasi hal-hal yang perlu dilakukan untuk menghindari kemacetan atau terjadinya kecelakaan. II. TINJAUAN PUSTAKA A. INTELLEGENT TRANSPORTATION SYSTEM (ITS) ITS adalah sistem yang menerapkan teknologi informasi dan komunikasi secara elektronika melalui software dan hardware komputer dalam bidang transportasi jalan, yang mengintegrasikan unsur-unsur lalu lintas seperti infrastruktur transportasi, kendaraan, dan pengguna jalan [5]. Gambar 1. Elemen infrastruktur ITS Tujuan sistem ITS adalah membantu sistem transportasi secara keseluruhan agar bekerja secara efektif dan efisien, sehingga dapat mengurangi kepadatan lalu lintas, mengurangi waktu perjalanan, meningkatkan keselamatan, dan pada akhirnya berdampak pada peningkatan produktivitas ekonomi. Kelebihan sistem ini mempunyai tujuan dasar untuk membuat sistem transportasi yang mempunyai kecerdasan, sehingga dapat membantu pemakai transportasi dan pengguna transportasi. Beberapa manfaat dari aplikasi sistem ITS pada sistem transportasi jalan seperti: Memungkinkan kendaraan untuk berkomunikasi langsung dengan infrastruktur di sekitar mereka, memungkinkan pengemudi untuk membuat keputusan yang lebih baik tentang rute yang dipilih dan menanggapi peringatan tentang kemacetan atau kecelakaan yang terjadi. Menjaga kendaraan pada jarak yang aman dari satu sama lain. Pengemudi diberitahu tentang batas kecepatan yang harus dilakukannya. Mengurangi kemacetan atau antrian. Meningkatkan keselamatan dan kenyamanan berkendara.
Mendapatkan informasi. dan pada gilirannya, membentuk sebuah jaringan dengan cakupan yang luas. Gambar 2. Sistem tanda peringatan kendaraan di jalan Dalam penerapannya, sistem-sistem dalam ITS memerlukan fungsi-fungsi pendukung. Fungsi pendukung tersebut meliputi: pengawasan, komunikasi, pemrosesan data, strategi kontrol, panduan navigasi, dan informasi kepada pengguna jalan. Untuk melaksanakan fungsi-fungsi ini, maka diperlukan alat-alat pendeteksi yang berfungsi sebagai pengumpul data dalam jumlah yang besar. Data ini dapat berupa data lalu lintas seperti kecepatan, volume, kepadatan, waktu perjalanan, panjang antrian, masalah kondisi dan geometri jalan, dan lingkungan seperti kabut, banjir di permukaan jalan, atau bencana alam seperti longsor. B. VEHICULAR AD HOC NETWORK (VANET) Vehicular Ad hoc Network (VANET) adalah sebuah bentuk baru dalam komunikasi data untuk kendaraan yang bergerak dengan kecepatan tinggi dan pertukaran informasi terjadi di jalan raya. VANET merupakan kategori dari Mobile Ad-hoc Network (MANET) di mana node tediri dari kendaraan dan Roadside Unit (RSU). VANET telah menjadi sebuah infrastruktur komunikasi penting bagi ITS. VANET menggunakan Dedicated Short Range Communication (DSRC) untuk peningkatan keselamatan mengemudi dan kenyamanan pengendara. Jaringan VANET memadukan kemampuan komunikasi antar kendaraan dan komunikasi antar kendaraan dengan infrastruktur sepanjang jalan. Setiap kendaraan dapat bergabung ke jaringan VANET melalui komunikasi nirkabel antar kendaraan atau ke infrastruktur. Sehingga memungkinkan kendaraan dalam jarak 100 sampai 300 meter dapat saling terhubung satu sama lain Gambar 3. Struktur Jaringan VANET [6] Berbasis komunikasi jarak pendek dan menengah, jaringan antar kendaraan akan memungkinkan aplikasi keselamatan bagi kendaraan, termasuk informasi kondisi trafik di jalan. Gambar 4. Sistem komunikasi antar kendaraan dengan infrastruktur jalan III. METODE PENELITIAN Perancangan dan realisasi perangkat sistem transportasi cerdas, secara umum terdapat dua bagian utama yaitu bagian pemancar dan penerima berbasis embedded system menggunakan Arduino Yun dan access point sebagai alat komunikasi dan pemrosesan data informasi. Dua bagian inilah yang menjadi dasar sistem informasi trafik dan peringatan tanda bahaya di jalan bagi pengendara. Adapun blok diagram perancangan hardware sistem secara keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Blok diagram sistem Bagian pemancar Bagian pemancar berfungsi mengirimkan pesan/informasi penting seperti kondisi tingkat kemacetan di jalan atau kondisi jalan yang rawan terjadi kecelakaan serta tindakan antisipasinya ke setiap kendaraan yang melewatinya. Untuk bagian pemancar terdapat access point berteknologi IEEE 802.11n yang telah diinstall OpenWrt Linux serta memiliki dukungan port USB modem sehingga dapat terkoneksi ke jaringan Internet untuk melakukan update data informasi ke server database pada pusat kontrol dan informasi. Perangkat pemancar ini dipasang pada lokasi-lokasi tertentu, seperti dilokasi rawan kecelakaan atau lokasi strategis di jalan. Khusus untuk informasi tanda peringatan di jalan tidak dilakukan update data informasi. Hal ini disebabkan informasi jalan yang sifatnya tetap sesuai kondisi jalan yang ada. Berbeda halnya dengan informasi kondisi trafik yang selalu berubah-ubah/dinamis sehingga perlu dilakukan update data ke pusat kontrol secara terus menerus untuk menjaga ke aktualan dan ke akuratan informasi yang diberikan. Adapun blok diagram sistem informasi trafik seperti ditunjukkan pada Gambar 6. Bagian penerima Bagian penerima adalah bagian yang berfungsi menerima pesan/informasi dari pemancar. Bagian ini terdiri dari embedded system berupa mikrokontroller Arduino Yun yang telah dibekali dengan prosesor pendukung Atheros AR9331 dan dukungan Ethernet serta WiFi. Prosesor Atheros telah dilengkapi dengan Linux berbasis OpenWRT untuk membantu dalam komunikasi data di jaringan wireless. Pada mikrokontroller Arduino Yun ditambahkan bagian antar muka berupa buzzer dan LCD, yang fungsinya untuk memberikan tanda berupa bunyi kepada pengemudi ketika mendapat pesan/informasi dari pemancar dan kemudian menampilkan informasi tersebut ke LCD. Perangkat ini ditempatkan dikendaraan untuk membantu pengemudi dalam hal navigasi guna menghindari kemacetan dan kecelakaan di jalan. Gambar 6. Blok diagram sistem informasi trafik Gambar 7. Diagram use case Untuk mengatasi permasalahan informasi yang berbeda dari dua jalur berlawanan arah, maka digunakan switch yang akan menentukan posisi kendaraan dari arah mana, misalkan jalur 1 atau jalur 2, sehingga pesan yang ditampilkan dapat berbeda diantara kedua jalur tersebut. Dalam perancangan software, perangkat ini menggunakan bahasa pemrograman python untuk mengaktifkan socket programming dalam
pengiriman pesan/informasi dari pemancar ke penerima. Selain itu pada bagian penerima juga ditambahkan program mikrokontroller arduino untuk mengaktifkan interface buzzer dan LCD. Alur kerja dari program sistem peringatan dan informasi trafik di jalan dapat dilihat pada Gambar 7. Mulai hardware Mulai hardware 100 meter. Dalam melakukan pengujian akan diukur waktu yang dibutuhkan prototype ini untuk mengirim dan menerima data menggunakan aplikasi ping. Skenario yang dilakukan dalam pengujian ini adalah sebuah pemancar dan penerima diberi jarak antar keduanya kemudian dilakukan pengukuran delay dan packet delivery ratio dari proses pengiriman data. Untuk tabel data hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4.1 dan 4.2. Tidak Informasi trafik Aktifkan WiFi Ya Aktifkan modem koneksi Internet Konek database & update informasi trafik Aktifkan access point WiFi socket server Menunggu koneksi Ada permintaan koneksi? Ya Kirim pesan/ informasi Tidak Scanning sinyal dari perangkat pemancar Ada sinyal? Tidak Ya Konek ke perangkat pemancar Menampilkan Informasi Jalur 1 socket client Membuka koneksi ke server Menerima pesan/ informasi Aktifkan buzzer Pilih Jalur Menampilkan Informasi Jalur 2 Gambar 7. Hasil pengujian delay terhadap jarak Dari data hasil pengujian terlihat bahwa sistem ini dapat berkomunikasi dengan jarak maksimal 90 meter, dengan nilai delay cenderung mengalami kenaikan untuk setiap kenaikan jarak. Hal ini disebabkan oleh perambatan sinyal yang semakin jauh dari pengirim ke penerima seiring bertambahnya jarak, sehingga delay yang terjadi semakin besar. Selesai Selesai a. Flowchart Bagian Pemancar b. Flowchart Bagian Penerima Gambar 7. Flowchart program IV. HASIL DAN ANALISA a. Pengujian jarak pengiriman dari pemancar (access point) ke perangkat penerima (kendaraan) Pengujian jarak pengiriman dari pemancar ke penerima bertujuan untuk mengukur seberapa optimal jarak antara pemancar dengan penerima dalam berkomunikasi secara nirkabel. Jarak yang menjadi variabel bebas diukur mulai dari 5 meter Gambar 7. Hasil pengujian packet delivery ratio terhadap jarak Pada pengujian packet delivery ratio diketahui bahwa nilai packet delivery ratio terlihat stabil sampai pada jarak 65 meter. kemudian mengalami penurunan sampai jarak maksimum 90 meter. Hal ini disebabkan oleh menurunnya kuat sinyal pada
sisi penerima akibat jarak yang semakin jauh dari pemancar. b. Pengujian dengan menggunakan kendaraan Pada skenario pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah prototype ini mampu digunakan dalam keadaan real. Skenario dalam pengujian ini adalah bagian pemancar diletakkan ditengah jalan. Sedangkan bagian penerima dibawa dikendaraan roda empat dengan jarak awal lebih dari 50 meter untuk dapat membuat kecepatan konstan ketika mendekat dengan bagian pemancar. Pengambilan data dilakukan dengan variasi kecepatan dari 10 km/jam - 100 km/jam. Hasil pengujian ini hanya berupa data keberhasilan atau tidaknya receiver menerima data dari transmitter dan jarak antara transmitter dengan receiver ketika menerima data. Hasil pengambilan data dari pengujian dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Pengujian dengan menggunakan kendaraan No Kecepatan Jarak (meter) Status 1 10 km/jam > 10 Berhasil 2 20 km/jam > 10 Berhasil 3 30 km/jam > 10 Berhasil 4 40 km/jam > 10 Berhasil 5 50 km/jam > 10 Berhasil 6 60 km/jam > 10 Berhasil 7 70 km/jam > 10 Berhasil 8 80 km/jam > 10 Berhasil 9 90 km/jam > 10 Berhasil 10 100 km/jam > 10 Berhasil Dari data hasil pengujian, dapat dilihat dengan kecepatan maksimal pengujian yaitu 100 km/jam, data dari transmitter masih dapat diterima oleh receiver dengan jarak masih diatas 10 meter. V. KESIMPULAN Setelah melakukan tahap perancangan dan pembuatan sistem yang kemudian dilanjutkan dengan tahap pengujian dan analisa maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Prototype sistem informasi trafik dan tanda peringatan di jalan ini dapat menerima pesan/informasi dengan jarak maksimum 90 meter dari titik pemancar dan kecepatan kendaraan sampai dengan 100 km/jam. 2. Pemodelan dan prototype sistem informasi trafik dan tanda peringatan di jalan berbasis embedded system ini siap untuk dirancang menjadi sebuah sistem yang utuh, dan siap untuk dikembangkan lebih lanjut sebagai pendukung sistem transportasi cerdas. UCAPAN TERIMA KASIH Terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Kementrian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi atas hibah dana melalui skema Penelitian Hibah Bersaing DIKTI 2015 sehingga penelitian ini dapat terselenggara. REFERENSI [1] Tamin, Ofyar Z, Perencanaan dan Pemodelan Transportasi, ITB, Bandung, 2000 [2] Rustijan, Rizky Adelwin. J. Manajemen Keselamatan Jaringan Jalan, Kementerian Pekerjaan Umum Badan Penelitian dan Pengembangan Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan, Volume 1, 2011. [3] E. Kusnandar, Intellegent Transportation Systems untuk Indonesia, Kementerian Pekerjaan Umum Badan Penelitian dan Pengembangan Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan, Volume 1, 2011. [4] E. Kusnandar, Intellegent Transportation Systems untuk Jalan Bebas Hambatan. Kementerian Pekerjaan Umum Badan Penelitian dan Pengembangan Pusat Penelitian dan Pengembangan Jalan dan Jembatan, Volume 1, 2011. [5] esafety Forum Intelligent Infrastructure Working Group, imobility Support and imobility Forum, 2008 [6] Tsugawa, S, Issues and recent trends in vehicle safety communication systems. IATSS. Research, Journal of international association of traffic and safety sciences, Vol. 29 No.1, 2005